Em 2021, aproveitando as oportunidades proporcionadas pelas Agendas Verdes e de Inovação do Plano de Recuperação e Resiliência (PRR), a Frontwave lançou uma iniciativa inovadora em parceria com um consórcio liderado pela empresa Solancis e coordenado pelo Cluster dos Recursos Minerais. Esta iniciativa, intitulada Digital Stone, é um dos Workpackages da Agenda Sustainable Stone by Portugal e visa integrar a sustentabilidade na transformação digital da indústria da pedra natural.
A Frontwave, com mais de 20 anos de experiência atuar na área industrial de engenharia de materiais, com forte especialização no setor na pedra natural, e um ADN inovador, acredita que qualquer iniciativa na área digital deve necessariamente estar alinhada com o tema da sustentabilidade. Em concordância, o objetivo do Digital Stone (Workpackge 2) é ligar de forma mais próxima e transparente os fabricantes aos utilizadores finais, promovendo a reutilização de resíduos ou desperdícios através das mais recentes tecnologias de modelação 3D e fabrico aditivo, contribuindo para a economia circular.
Concebida para o setor da pedra natural, esta iniciativa visa acompanhar e empoderar as indústrias que lidam com matérias-primas críticas e longas cadeias de valor na implementação da transição digital. Através do Digital Stone, Frontwave lidera um grupo de 9 empresas, apoiadas por 9 entidades de inovação, coordenadas pelo Instituto Superior Técnico. Este projeto é concretizado através do Workpackage 2, dividido em 4 atividades principais, 3 das quais focadas em encontrar soluções de mercado para consolidar a área digital no setor, enquanto a quarta identifica e integra oportunidades para o desenvolvimento de novos materiais sustentáveis a partir da pedra natural.
O conceito Digital Stone assenta na premissa em que a transição digital da indústria da pedra natural permitirá uma mudança disruptiva na forma como todos os stakeholders interagem ao longo da cadeia de abastecimento, sendo determinante para a sustentabilidade futura desta indústria. Os resultados a alcançar no Digital Stone seguem um modelo onde a investigação e desenvolvimento, liderados principalmente por centros de I&D, se traduzem em novos produtos, processos ou serviços validados por empresas, que serão incorporados num conjunto de investimentos produtivos.
Descrição das atividades
- AI.Stone – AI-Driven Predictive Digitisation Technology: Esta atividade consolidou tecnologias de digitalização de imagem de materiais pétreos, validando os primeiros sistemas automáticos de captura de imagem 3D. O processo de valorização das matérias-primas no formato de blocos (3D) é facilitado por modelos de IA, que criam imagens antecipando as características visuais das matérias-primas.
- Factory.Futurizer – Solution for Designing Stone Digital Factories of the Future: Desenvolveu-se uma metodologia para gerar um sistema gémeo dos processos de transformação. Esta prática beneficia as operações logísticas, utilizando os mais recentes meios de automação robótica e movimentação autónoma de cargas.
- Stone.Monitor – Universal Cloud Platform for Monitoring Stone Industrial Processes: Contribuiu para estabelecer a primeira ontologia no setor da pedra natural e consolidou o conceito de plataforma cloud para gestão da informação industrial. Isto permite que máquinas, materiais e processos gerados por humanos estejam interligados de forma aberta e transparente. Além disso, está a finalizar a implementação das primeiras aplicações de uso universal para monitorização de sistemas e virtualização de materiais.
- New.Stone – New Sustainable Products and Manufacturing Technologies from Stone Wastes: Esta atividade, uma das mais inovadoras, validou duas novas famílias de materiais e obteve formatos de produto através de tecnologias de fabrico aditivo. O objetivo é a rápida implementação de produtos de mercado por empresas relacionadas com a manufatura de produtos pré-fabricados, valorizando resíduos de pedra natural.
Execução do projeto
A entrar no último terço de execução do projeto, as equipas que integram as 19 entidades a trabalhar no Workpackage 2 (iniciativa Digital Stone) estão totalmente focadas nas concretização das metas e resultados propostos, os quais contribuem diretamente para o cumprimento efetivo dos objetivos estratégicos da Agenda Sustainable Stone by Portugal. Neste âmbito, os resultados do Workpackage já em curso, irão contribuir para introduzir no mercado um conjunto de novos Produtos Processos e Serviços que podem ser considerados em 3 dimensões:
- Produtos Inovadores de Pedra Natural
Os resultados esperados incluem o desenvolvimento e produção de duas novas famílias de produtos validados pela indústria e pelo mercado, a partir do reaproveitamento de desperdícios de pedra natural provenientes de lamas de processamento. O conceito passa por desenvolver novos materiais avançados, que resultam da junção destes desperdícios a 2 tipologias de materiais sustentáveis (cimentos de baixa emissão em carbono e polímeros de base biológica), permitindo assim atingir aplicações diferenciadas com exigências capazes de resultarem em produtos de elevado valor acrescentado. Paralelamente, encontram-se em desenvolvimento novos conceitos de tecnologias de produção digital que permitam a criação dos novos produtos diretamente nas fábricas existentes, acelerando a sua colocação no mercado. - Novos Sistemas para Valorização de Excedentes e Subprodutos
Na ótica do aumento de durabilidade dos materiais de pedra, utilizados tipicamente na construção, estão a ser estudados e desenvolvidos uma nova família de nanomateriais fotocatalíticos para aplicações de auto-limpeza que não alterem as características da pedra e que permitem assim colocar no mercado um conjunto de soluções especializadas para a pedra natural. - Novos Processos para Digitalização da Indústria da Pedra Natural
Foi desenvolvida uma nova tecnologia especializada na aquisição e tratamento de imagens de vários materiais, a qual, através da recolha de imagens 3d (bloco) e respetivas camadas 2d (chapa) à escala de laboratorial, permitirá o treino de modelos de IA (machine learning e redes neuronais). Estes modelos serão posteriormente validados a partir de imagens recolhidas em grande escala (ou seja, a partir de chapas e blocos de dimensão real), resultando numa tecnologia que permitirá prever a natureza visual de imagens 2d a partir da captura de imagens de blocos 3d. No âmbito da digitalização industrial, será ainda desenvolvido um primeiro gémeo digital de fábrica, em que será especificado um projeto de linha piloto, o qual permitirá simular e otimizar processos que permitam validar a aquisição de componentes para uma implementação mais eficiente de tecnologias para fabrico ou logística interna. Por último, como resultado de uma visão cada vez mais digitalizada deste setor, foi igualmente desenvolvida e aplicada uma nova ontologia industrial, a qual se encontra a ser implementada no hub universal de IoT, garantindo uma correta comunicação entre os vários sistemas de comunicação digital. Por um lado, este sistema IoT já se encontra operacional com a integração de diversos sensores implementados em ambientes industriais, o que permite evidenciar as primeiras aplicações na Open Manufacturing Platform, as quais irão igualmente integrar outros dispositivos utilizados pelos parceiros do projeto. Por outro lado, e com base na capacidade de integração aberta que este sistema IoT permite, está igualmente a ser desenvolvido um outline completo da gamificação do chão de fábrica e que junta processos manuais à digitalização das imagens recolhidas a partir das matérias-primas que cada fábrica transforma.
O sucesso na implementação industrial dos resultados do Digital Stone demonstrará como o nível de inovação atinge as três dimensões da sustentabilidade: económica, ambiental e social.
Ao nível económico, o impacto do projeto mede-se pela redução do nível de desperdícios através de uma seleção inteligente das matérias-primas e pela introdução de forma imediata e transparente de todas as matérias-primas em produção no mercado global, aumentando a sua probabilidade de consumo. Além disso, determinará todos os inputs que geram emissões ou desperdícios, permitindo atuar de forma preventiva, e utilizará novas tecnologias de fabrico para gerar novos produtos a partir de materiais recuperados de desperdícios e resíduos fabris.
Do ponto de vista ambiental, os mesmos resultados contribuirão para uma redução significativa dos desperdícios e emissões, promovendo uma economia mais verde e sustentável.
Socialmente, o projeto melhorará a transparência e a eficiência na cadeia de abastecimento, proporcionando benefícios significativos para todas as partes envolvidas e promovendo práticas sustentáveis que beneficiarão a sociedade como um todo.
O projeto Digital Stone, ao combinar inovação tecnológica com sustentabilidade, representa um marco na transformação digital da indústria da pedra natural, assegurando um futuro mais sustentável e eficiente para este setor crucial. A Frontwave, ao liderar iniciativas como esta, pretende posicionar-se mais uma vez na vanguarda da inovação oferecendo ao mercado soluções completas e transversais a toda a cadeia de valor do setor.
